Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

290

SIMULTANEOUS EFFECT OF DIFFERENT VARIABLES ON BACTERIAL AND HNF ABUNDANCES IN

KASTELA BAY(ADRIATIC SEA)

S. Šestanovic*, M. Šolic, N. Krstulovic, N. Bojanic and Ž. Nincevic

Institute of Oceanography and Fisheries, Split, Croatia - * sesta@izor.hr

Abstract

Simultaneous effects of temperature, concentration of chl a and bacterial production on bacterial abundance, as well as of temperature,

bacterial abundance and bacterial production on heterotrophic nano?agellate (HNF) abundance were studied monthly from January 1997

to December 1998 in the coastal middle Adriatic Sea. The results showed that bacterial abundance was not limited by substrate supply.

The effect of temperature on bacterial abundance was very high, and temperature obscured the effect of bacterial production, suggesting

that bacterial growth itself is highly temperature dependent. About 60% of the variability in HNF abundance can be explained with

bacterial abundance, bacterial production and temperature. 

Key words: Bacteria, heterotrophic nano?agellates, Adriatic Sea

Introduction

Distribution and dynamics of microbial organisms are result of the

complex interactions among environmental variables and interspecies

relationships. Heterotrophic nanoflagellates (HNF) have been

identified as a major source of bacterial mortality in aquatic

ecosystems, but their predation pressure is found to be dependent on

temperature and trophic state of the studied area (1, 2). The effects of

these factors are not always clear as they can act simultaneously,

changing their relative importance spatially and temporally. The aim

of this study was to gain a better understanding of seasonal patterns of

bacterial and HNF abundances according to simultaneous effect of

different factors. 

Material and Methods

Sampling was conducted monthly, from January 1997 to December

1998 at a coastal station located in an enclosed shallow basin Kaštela

Bay. Phytoplankton biomass was estimated from chla concentrations

using ?uorimetric methods (3). Enumeration of bacteria and HNF

were made by epi?uorescence microscopy using the standard AODC

technique (4) for bacteria, and pro?avine staining (5) for HNF.

Bacterial cell production was measured from DNA synthesis based on

incorporation rates of 3H-thymidine (6).

Results and discussion

Bacterial abundance was positively correlated with temperature (r =

0.55; P < 0.001), while correlation with bacterial production was

statistically significant but relative low (r = 0.289; P < 0.05) (Table 1).

On the other hand, bacterial abundance was not related to chla

concentration, suggesting that input from land is more important

source for substrate supply than phytoplankton. However, since the

Kaštela Bayreceives large quantities of nutrients throughout the year,

this location shows conditions in which substrate concentrations are

almost always above saturating level. Therefore, it seems that

temperature was the main factor that determined whether bacteria

attain maximal growth. Analysis of simultaneous effect of

temperature and bacterial production on bacterial abundance showed

that effect of temperature masked effect of bacterial production. That

is, the effect of bacterial production on bacterial abundance failed to

occur when temperature stayed constant, suggesting that in Kaštela

Bay, bacterial growth itself is highly temperature dependent seasonal

phenomenon (7).

Table 1. Simultaneous effect of different variables on bacterial and HNF

abundances.

r - coefficient of correlation - rp - coefficient of partial correlation - b (beta

coefficient) - regression coefficients (b) stated in terms of their standard

deviations - R - coefficient of multiple regression - R2 (%) - coefficient of

multiple determination; measure of the proportion (percentage) of variance

explained

** P < 0.01; * P < 0.05.

HNF abundance was positively correlated with temperature,

bacterial abundance and bacterial production (Table 1). The strongest

correlation (r = 0.754; P< 0.001) was found with bacterial abundance.

The coefficient of multiple determination (R

2

), which measures the

overall degree of association between HNF abundance and

independent variables, varied from 0.58 to 0.60. That means that

about 60% of the variability in HNF abundance can be explained with

bacterial abundance, bacterial production and temperature. The

highest relative importance of bacterial abundance in controlling HNF

abundance is shown by the coefficients of partial correlation (r

p

) and

beta coefficients (

ß

) (Table 1). Bacterial abundance obscured the

effects of both other factors, particularly the effects of temperature.

This result suggests that bacterial abundance itself was highly

temperature dependent, since temperature in?uences variation in HNF

abundance indirectly through the changes in bacterial abundance. 

As we stated before, inconsistent relationship between bacterial

abundance and productivity could be result of conditions in which

substrate supply is above saturation level, but it could also suggests

conditions in which mortality factors such as bacterivory and viral

lysis are very strong. It seems that in Kaštela Baytemperature

controlled not only bacterial abundance but also the abundance of

bacteriovorous protozoa, which in turn determined bacterial

abundance by high grazing pressure. In these conditions, grazing was

a main control of bacterial abundance, particulary during summer.

The weak relationship between bacteria and HNF during colder

months could be a result of the weak grazing pressure on bacteria by

HNF, as well as of high grazing pressure on HNF by ciliates (1, 2, 7).

This is supported by the study that found high ciliate abundances

during winter, and low abundance and grazing pressure on HNF

during summer in Kaštela Bay(8).

In conclusion, this study suggests that relative importance of

various factors in regulating bacterial and HNF abundances might

change over the seasonal scale. In the coastal area, bacteria were not

limited by substrate supply, but were rather controlled by HNF

grazing and temperature. Moreover, the ?uctuation of bacterial

abundance explained significant part of variance in HNF abundance. 

References

1-Šolic M., Krstulovic N., Bojanic N., Marasovic I., Nincevic Z., 1998.

Seasonal switching between relative importance of bottom-up and top-

down control of bacterial and heterotrophic nano?agellate abundances.

J.Mar. Biol. Assoc. UK, 78: 755-766. 

2-Šolic M., Krstulovic N., Šestanovic S.,2001. The roles of predation,

substrate supply and temperature in controlling bacterial abundance:

interaction between spatial and seasonal scale. Acta Adriat.,42: 35-48.

3-Strickland J.D.H., Parsons T.R., 1972. A practical handbook of

seawater analysis. B. Fish Res. Board Can.,167: 310. 

4-Hobbie J.E., Daley R.J., Jasper J., 1977. Use of Nucleopore filters for

counting bacteria by ?uorescence microscopy. Appl. Environ. Microbiol ,

33: 1225-1228. 

5-Haas L.W., 1982. Improved epi?uorescence microscopy for observing

planktonic microorganisms. Ann. Inst. Oceanogr. Paris, 58: 261-266.

6-Fuhrman J.A., Azam F., 1982. Thymidine incorporation as a measure

of heterotrophic bacterioplankton production in marine surface waters:

evaluation and field results. Mar. Biol.,66: 109-120.

7-Šolic M., Krstulovic N., 1994. The role of predation in controlling

bacterial and heterotrophic nano?agellate standing stocks in the coastal

Adriatic Sea: seasonal patterns. Mar. Ecol. Prog. Ser.,114: 219-235.

8-Bojanic N., 2001)Seasonal distribution of the ciliated protozoa in

Kaštela Bay.J. Mar. Biol. Assoc. UK, 81: 383-390.